JPH0326291Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は金属製スカート部の上にセラミツク製
ピストン冠部を重ね合せて結合した、内燃機関の
断熱ピストンに関するものである。

［従来の技術］ 実開昭55−6479号公報に開示されるように、内
燃機関の断熱ピストンは、金属製のスカート部の
上に、セラミツク製のピストン冠部が重ね合さ
れ、ボルトにより結合される。上述の断熱ピスト
ンでは、燃焼室の燃焼ガスがボルト穴からクラン
ク室へ洩れるのを防止するには、ボルトの頭部と
ピストン冠部との間に、適正なシールリングを装
着するだけで十分である。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、ピストン冠部からスカート部への伝熱
量を減じるために、スカート部とピストン冠部と
の間に環状の断熱空部を形成した断熱ピストンで
は、スカート部とピストン冠部との重合せ面の周
縁側にシール部材を介装しなければならない。

従来、この種のシール部材にインコネルなどの
金属リングを用いるだけでは、シール性が不完全
のため、断熱空部へ燃焼ガスが浸入し、圧縮圧力
が低下し、機関の出力が低下するという問題があ
る。

本考案の目的はシール部材に内外二重のシール
面を備えることにより、ピストン冠部とスカート
部との間の断熱空部を密封する断熱ピストンを提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案の構成は金
属製のスカート部の上面中心に柱を形成し、かつ
上面周縁側に設けた環状溝に軟質のカーボンリン
グと中空のインコネルリングを内外に並べて係合
し、セラミツク製のピストン冠部の下面中心に設
けた前記柱よりも大径の円筒部の内端壁を断熱材
を挟んで柱の上に、かつ下面周縁側をカーボンリ
ングとインコネルリングの上にそれぞれ重ね合
せ、スカート部とピストン冠部の中心を貫通する
ボルトにナツトを締結したものである。

［作用］ スカート部にピストン冠部を結合するボルトの
締付力に耐えるインコネルリングと、比較的軟質
でスカート部とピストン冠部との重合せ面によく
なじんで密接するカーボンリングとにより、スカ
ート部とピストン冠部との重合せ面が内外二重に
シールされるので、燃焼室から断熱空部への燃焼
ガスの浸入が抑えられる。

［考案の実施例］ 第１図に示すように、断熱ピストンは一般的な
金属製のスカート部７と、スカート部７の上に重
ね合されるセラミツク製のピストン冠部３とから
構成され、両者は軸心部で断熱材１９を間に挟ん
で重ね合され、ほぼ中心でピストン冠部３からス
カート部７へ貫通するボルト１８に、皿ばね１７
を介してナツト１６を螺合して結合される。

スカート部７の外周面にリング溝６が備えら
れ、スカート部７の上面９の中央部に上方へ突出
する柱１０が備えられる。スカート部７の上面９
の周縁部に上方へ突出する突条４が形成され、上
面９の突条４よりも内側に環状溝１４が設けられ
る。スカート部７の上面９にシール部材３０を介
してピストン冠部３の下面５の周縁側を重ね合さ
れる。

ピストン冠部３は上面の中央部に燃焼ガスの渦
流を促すくぼみ２が備えられ、下面５の中心に円
筒部１３が形成される。円筒部１３と前述の柱１
０との間に、環状の断熱空部１２が形成される。
ピストン冠部３の下面５の周縁部に、前述の突条
４に対応するくぼみが設けられる。

第２図に示すように、環状溝１４に装着される
シール部材３０は、軟質カーボンリング３２が内
側に、断面中空円形のインコネルリング３１が外
側になるよう配置され、これらのリング３２，３
１の上端面がピストン冠部３の下面５に接するよ
うに、スカート部７とピストン冠部３がボルト１
８とナツト１６により結合される。

本考案は上述のように構成することにより、中
空のインコネルリング３１がボルト１８の締付荷
重に耐えて環状溝１４の底面とピストン冠部３の
下面５との間に密接し、スカート部７とピストン
冠部３の重合せ面をシールする。また、環状溝１
４の内部で比較的軟質のカーボンリング３２が変
形して、インコネルリング３１の過大な変形を抑
えると同時に、ピストン冠部３の下面５に密接す
る。

したがつて、燃焼室の燃焼ガスがピストン冠部
３とシリンダとの間の隙間を通り、ピストン冠部
３とスカート部７の重合せ面の隙間へ浸入して
も、耐熱性の高いインコネルリング３１が燃焼ガ
スの断熱空部１２への浸入を阻止し、かつカーボ
ンリング３２を保護する。ピストン冠部３の下面
５または環状溝１４の底面に対し、インコネルリ
ング３１の接触が部分的に不完全のため、燃焼ガ
スが洩れても、耐熱性を有しかつ弾性的に広い面
積で密接するカーボンリング３２が、燃焼ガスの
断熱空部１２への浸入を阻止する。

第３図に示す実施例では、内外２個のインコネ
ルリング３１の間にカーボンリング３２を挟んで
環状溝１４に装着し、３つのリングによりピスト
ン冠部３の下面５とスカート部７の上面９との間
をシールする。カーボンリング３２は比較的軟質
であるから、内外２個のインコネルリング３１の
間によくなじみ、かつ環状溝１４の底面とピスト
ン冠部３の下面５とに密接する。

カーボンリング３２の装着前の断面形状は、２
個のインコネルリング３１の間の隙間よりも幅が
広く、かつインコネルリング３１の外径よりも厚
い長方形とされる。

インコネルリング３１はピストン冠部３をスカ
ート部７へ結合するボルト１８による締付荷重を
受けて、環状溝１４の底面とピストン冠部３の下
面５に強く密接するが、カーボンリング３２は比
較的軟質で容易に変形し、面圧は低いが環状溝１
４の底面とピストン冠部３の下面５によくなじん
で密接する。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、金属製のスカート部の
上面中心に柱を形成し、かつ上面周縁側に設けた
環状溝に軟質のカーボンリングと中空のインコネ
ルリングを内外に並べて係合し、セラミツク製の
ピストン冠部の下面中心に設けた前記柱よりも大
径の円筒部の内端壁を断熱材を挟んで柱の上に、
かつ下面周縁側をカーボンリングとインコネルリ
ングの上にそれぞれ重ね合せ、スカート部とピス
トン冠部の中心を貫通するボルトにナツトを締結
してなるから、インコネルリングはスカート部に
対するピストン冠部のボルトによる締付荷重を支
持するとともに、カーボンリングのヘタリを抑
え、柔軟性を有するカーボンリングは環状溝の内
部で変形し、環状溝の底面とピストン冠部の下面
によくなじんで密接し、インコネルリングの部分
的な密接不良を補完するので、単一のインコネル
リングを用いるものに比べて、シール性が格段に
向上される。

したがつて、燃焼室から断熱空部への燃焼ガス
の洩れが完全に阻止され、ピストン冠部からスカ
ート部への伝熱量が抑えられるので、スカート部
の熱負荷が低減され、また、燃焼室から断熱空部
への燃焼ガスの漏れによる燃焼室の圧力低下や機
関の出力低下が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る断熱ピストンの要部を示
す正面断面図、第２図は同断熱ピストンに装着さ
れるシールリングの装着状態を示す正面断面図、
第３図は変更実施例に係るシールリングの正面断
面図である。 ３……ピストン冠部、７……スカート部、１０
……柱、１２……断熱空部、１３……円筒部、１
４……環状溝、１６……ナツト、１８……ボル
ト、１９………断熱材、３０……シール部材、３
１……インコネルリング、３２……カーボンリン
グ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 金属製のスカート部の上面中心に柱を形成し、
   かつ上面周縁側に設けた環状溝に軟質のカーボン
   リングと中空のインコネルリングを内外に並べて
   係合し、セラミツク製のピストン冠部の下面中心
   に設けた前記柱よりも大径の円筒部の内端壁を断
   熱材を挟んで柱の上に、かつ下面周縁側をカーボ
   ンリングとインコネルリングの上にそれぞれ重ね
   合せ、スカート部とピストン冠部の中心を貫通す
   るボルトにナツトを締結してなる断熱ピストン。